Kỹ thuật hình ảnh đột phá do các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Cornell phát triển, có triển vọng khử nước mặn thông qua cung cấp thông tin quan trọng và bất ngờ về các hạt xúc tác không thể có được bằng phương pháp khác.

Giáo sư hóa học Peng Chen, đồng tác giả nghiên cứu đã đưa ra phương pháp chụp hình các phản ứng xúc tác không phát quang - đó là các phản ứng không phát xạ ánh sáng trên các hạt nano. Phương pháp hiện nay có thể chụp hình các phản ứng phát xạ ánh sáng, nhưng chỉ áp dụng cho một phần nhỏ phản ứng. Vì thế, kỹ thuật mới có tiềm năng quan trọng cho các lĩnh vực từ kỹ thuật vật liệu đến công nghệ nano và khoa học năng lượng.

Các nhà nghiên cứu đã trình diễn kỹ thuật này để quan sát phản ứng xúc tác quang điện - các phản ứng hóa học liên quan đến tương tác với ánh sáng, một quy trình xử lý môi trường quan trọng.

Phản ứng xúc tác xảy ra khi một chất xúc tác như hạt rắn, tăng tốc độ thay đổi của phân tử. Kỹ thuật chụp hình các phản ứng xúc tác này ở cấp độ nano có thể giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu kích thước và hình dạng tối ưu cho các hạt xúc tác hiệu quả nhất.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã áp dụng kỹ thuật mới để chụp hình quá trình oxy hóa của hydroquinone, vi chất ô nhiễm được tìm thấy trong nước, trên các hạt xúc tác bismuth vanadate và phát hiện ra các hành vi chưa từng được biết đến của chất xúc tác giúp tạo ra hydroquinone không độc hại.

"Nhiều phản ứng xúc tác này rất quan trọng đối với môi trường", GS. Chen nói. "Vì vậy, bạn có thể nghiên cứu chúng để tìm hiểu cách loại bỏ chất ô nhiễm khỏi môi trường nước".

Trước đây, nhóm nghiên cứu đã đi tiên phong trong ứng dụng hình ảnh huỳnh quang đơn phân tử, một phương pháp không xâm lấn, tương đối rẻ tiền và dễ thực hiện cho phép các nhà nghiên cứu quan sát các phản ứng hóa học trong thời gian thực. Tuy nhiên, vì phương pháp này bị giới hạn trong các phản ứng huỳnh quang, nên họ đã nghiên cứu trong nhiều năm để tìm ra một phương pháp được áp dụng rộng rãi hơn.

Kỹ thuật được phát hiện dựa vào sự cạnh tranh giữa các phản ứng phát quang và không phát quang. Cuộc cạnh tranh này ngăn chặn phản ứng phát quang, cho phép nó được đo lường và lập bản đồ, từ đó cung cấp thông tin về phản ứng không phát quang. Kỹ thuật này được gọi là COMPEITS.

"Kỹ thuật có tính khái quát cao này có thể được áp dụng rộng rãi cho nhiều loại hệ thống không phát quang khác nhau như protein không dán nhãn, chất dẫn truyền thần kinh và tác nhân chiến tranh hóa học", GS. Chen nói. "Do đó, chúng tôi hy vọng COMPEITS sẽ là công nghệ đột phá với những tác động sâu sắc đến nhiều lĩnh vực bao gồm khoa học năng lượng, sinh học tế bào, khoa học thần kinh và công nghệ nano".

N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-07-imaging-method-aids-decontestation.html, 8/7/2019